InGaAs/GaAs应变量子阱的光学性质研究

摘要

InGaAs/GaAs应变量子阱在现代光电材料和器件的应用中具有非常重要的地位。本论文从多个方面对InGaAs/GaAs应变量子阱的生长和性质进行了讨论和研究，主要内容包括：InGaAs/GaAs多量子阱的生长与光学性质研究、光泵浦垂直外腔面发射器的理论研究、应变补偿技术在InGaAs/GaAs应变量子阱中的应用以及In偏析对材料光学性质的影响等几个部分。各部分的主要研究内容及研究结果如下：
　　 1.我们讨论了应变对InGaAs/GaAs量子阱能带的影响，阐述了应变量子阱的能带理论，应变弛豫对量子阱能级的影响，同时也阐述了临界厚度对组分和应变的依赖关系，以及温度对量子阱带隙的影响，并且制备出980nmInGaAs/GaAs应变量子阱材料。
　　 2.理论分析了980nm光泵浦垂直外腔表面发射半导体激光器的特性。计算得出其阈值功率、输出功率随量子阱数目而变化，光斑直径越大输出功率越小。考虑热效应后，输出功率随着输入功率增加而增加，当输入功率到达某个极限时，输出功率开始降低。
　　 3.开展了应变补偿技术在InGaAs/GaAs应变量子阱中的应用研究，得到了具有优良室温发光特性的多层InGaAs/GaAs应变量子阱，其峰值波长的发光强度相比未采用补偿技术的量子阱有了较大程度提高，同时其半高宽(FWHM)与相同结构的单量子阱的半高宽非常接近。通过对PL谱、AFM和XRD数据的分析，上述实验结果得到了合理的解释。
　　 4.针对生长过程In偏析现象，基于Muraki模型，利用光致发光谱解释了In偏析对应变量子阱InGaAs/GaAs光学性质的影响，并深入探讨了如何利用不同的生长参数(如生长温度，生长速率等)和不同生长方式来消除InGaAs/GaAs应变量子阱中的In偏析现象。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

第一节 引言

第二节 InGaAs/GaAs应变量子阱材料的研究进展

第三节 光泵浦垂直外腔表面发射半导体激光器的研究进展

1.3.1 引言

1.3.2 OPS－VECSEL简介

1.3.3 OPS-VECSEL研究进展

1.3.4 OPS－VECSEL的应用

第四节 本文研究内容及组织结构

第二章 MBE生长技术

第一节 分子束外延技术

2.1.1分子束外延原理

2.1.2分子束外延设备

2.1.3分子束外延生长工艺

第二节 高质量外延材料的MBE生长

2.2.1 MBE生长动力学原理

2.2.2 MBE生长热力学原理

2.2.3 源炉温度与束流的精确控制

第三节 本章结论

第三章 InGaAS/GaAs应变量子阱的制备及研究

第一节 InGaAs/GaAs应变量子阱的理论及制备

3.1.1 引言

3.1.2 InGaAs/GaAs应变量子阱能级的基本理论

3.1.3 980nm InGaAs/GaAs应变量子阱的制备

第二节 980nm光泵浦垂直外腔面发射器的理论研究

3.2.1 引言

3.2.2理论分析

第三节 应变补偿对InGaAs/GaAs应变量子阱光学性质的影响

3.3.1 引言

3.3.2应变补偿的基本理论

3.3.3应变补偿对InGaAs/GaAs应变量子阱光学性质的影响

第四节 本章结论

第四章 In偏析对InGaAs/GaAs应变量子阱光学性质的影响

第一节 引言

第二节 In偏析的基本理论

第三节 In偏析应变量子阱光致发光谱分析与研究

4.3.1样品的制备及PL谱测试

4.3.2结果分析及讨论

第四节 优化InGaAs/GaAs量子阱生长方法探究

4.4.1 利用In偏析生长应变异质结

4.4.2超薄层交替生长短周期超晶格InGaAs/GaAs应变量子阱的研究

4.4.3生长参数的优化

第五节 本章小结

第五章 总结与展望

第一节 总结

第二节 展望

参考文献

致谢

个人简历